گذر ازموشهای آکیتا و معرفی موش های جهش یافته ی کوما برای تحقیقات پیوند جزایر

5 اوت 2020 - دانشمندان از یک روش ویرایش ژن، برای ایجاد یک مدل موش جدید از دیابت نوزادی دائمی استفاده کردند. حاصل این کار موش جهش یافته ای با نقص ایمنی به نام کوما می باشد که ژن انسولین 2(Ins2) در آن حذف شده است. انتظار می رود این مدل برای مطالعه ی مکانیسم های حاکم بر اختلال عملکرد سلولهای تولید کننده انسولین در لوزالمعده و همچنین برای ارزیابی پیوند سلول های مشتق شده از سلولهای بنیادی انسانی یا سلولهای تولید کننده ی انسولین مشتق شده از سلولهای بین گونه ایی(interspecies) مفید باشد.

دیابت به ندرت در نوزادان رخ می دهد اما چنانچه نوزادی به آن مبتلا شود، به آن دیابت نوزادی می گویند که بیشتر ناشی از جهش در یک ژن واحد مانند ژن KCNJ11 یا انسولین (INS) است. این نوع ابتلا به دیابت با ابتلا به دیابت نوع 1 متفاوت است، زیرا در شش ماهه ی اول زندگی رخ می دهد و می تواند زودگذر یا دائمی باشد. بیشتر جهش هایی که در این بیماری ایجاد می شوند، مانع از تولید کافی انسولین توسط لوزالمعده می شوند که منجر به بالا رفتن قند خون یا هایپرگلایسمی می گردند.

برای درک عواملی که باعث ایجاد بیماری دیابت دائمی در نوزادان می شوند و یافتن یک روش درمانی، دانشمندان اغلب از مدل های موش و خوک با جهشهایی در ژن انسولین 2 (Ins2) C96Y استفاده می کنند. این مدلها ابتلا به دیابت زودرس را که شبیه به دیابت نوزادی است، تقلید می کنند. با این حال، یک محدودیت عمده در این مدلها این است که با استفاده از آنها، پیوند بین گونه ایی از سلول های تولید کننده انسولین در لوزالمعده (سلول های بتا در جزایر پانکراس)، به دلیل واکنش های نامطلوب سیستم ایمنی بدن به چنین پیوندهای بین گونه ای، قابل ارزیابی نمی باشد.

اکنون، در مقاله ای که در Scientific Reports منتشر شده است، دانشمندان Tokyo Tech چگونگی ایجاد یک مدل موش جدید برای دیابت نوزادی دائمی را که دچار کمبود شدید انسولین، اختلال عملکرد سلولهای بتا با پس زمینه ی نقص ایمنی است، توضیح دادند. رهبر این تحقیق پروفسور Shoen Kume، گفت: ما می خواستیم یک مدل از موشها را ایجاد کنیم که به ما امکان ارزیابی پیوند سلول های بتای مشتق شده از سلولهای بنیادی انسانی یا سلولهای بنیادی زنوژنیک را بدهد، بدون اینکه نیاز باشد پاسخ های ایمنی را در نظر بگیریم.

برای دستیابی به این هدف، دانشمندان از تکنیک ویرایش ژن CRISPR / Cas9 استفاده کردند و سه جفت باز را در ژن Ins2 در یک موشBRJ ، که به نقص ایمنی شدید مبتلا می باشد و فاقد لنفوسیتهای T وB  بالغ و سلولهای کشنده طبیعی (NA) است، حذف کردند. این جهش باعث حذف اسید آمینه ی گلوتامین(Glnیا Q) شد(p.Q104del) . حذف این 3 باز از ژن Ins2، مانع از تولید انسولین می گردد. دانشمندان این جهش را "جهش Kuma" نامیدند.

دانشمندان با بررسی موش های کوما در حالیکه رشد می کردند، متوجه شدند که هر دو موش جهش یافته ی نر و ماده ی کوما، سه هفته پس از تولد دچار هایپرگلایسمی می شوند. آنها حدس زدند که این ممکن است به دلیل پایداری پایین پروتئین انسولین جهش یافته باشد. دانشمندان همچنین خاطرنشان كردند كه در این موش ها به طور قابل توجهی سطح سلولهای بتا، اندازه و توده ی سلولهای بتا کاهش می یابد و همچنین كاهش قابل توجهی در تعداد و اندازه ی گرانولهای انسولین در سلولهای بتا ایجاد می شود. این بدان معنی است که از این موشها می توان به عنوان یک الگوی عالی برای دیابت دائمی نوزادی بمنظور ارزیابی پیوند جزایر استفاده نمود.برای تأیید این امر، دانشمندان درمان آنها را با ایمپلنت های انسولینی آغاز کردند، که در طی چهار هفته سبب کاهش موفقیت آمیز قند خون آنها به سطح نرمال گردید.

براساس این یافته ها، پروفسور Kume و تیمش معتقدند كه "جهش كوما" نه تنها می تواند برای مطالعات مولكولی ژن انسولین و اختلال عملکرد سلول های بتا مورد استفاده قرار گیرد، بلكه به دلیل داشتن پس زمینه ی نقص ایمنی، می تواند یك الگوی جذاب برای مطالعات کارایی عملکرد سلولهای بتای پیوندی مشتق شده از سلولهای بنیادی انسان یا سلولهای بنیادی زنوژنیک باشد.

علاوه بر این، از آنجایی که جهش کوما به خوبی در بین گونه های مختلف حفظ می شود، می توان از همین روش ویرایش ژنی برای ایجاد مدل های دیابت دائمی نوزادان در سایر گونه های جانوری استفاده کرد و پیشرفت در تحقیقات در مورد این بیماری را کمی آسان تر نمود.

منبع:

Scientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-68987-z

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200805133304.htm